ADS—B監(jiān)視技術(shù)在南中國海的應(yīng)用研究

鄭瑞

摘要：隨著科學技術(shù)的不斷創(chuàng)新和發(fā)展，航空技術(shù)領(lǐng)域近年來獲得迅猛發(fā)展。航班量激增，廣大人民對空域的需求和空域資源缺乏的矛盾日益凸顯。航線密集、流量集中、空域復(fù)雜的問題不可避免，這就需要對監(jiān)視設(shè)備及覆蓋范圍提出更高的要求。在國家的大力支持下，以ADS-B技術(shù)為代表的新技術(shù)在民航領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。對于在南中國海建設(shè)更大范圍的監(jiān)視項目而言，ADS-B擁有著多方優(yōu)勢，本研究就這一項目的起點、規(guī)劃以及涉及到的具體技術(shù)進行探討，旨在深入領(lǐng)會ADS-B監(jiān)控技術(shù)的在實際應(yīng)用中的精髓。

關(guān)鍵詞：ADS-B技術(shù)；南中國海；應(yīng)用

0前言

前言與雷達系統(tǒng)相比，ADS-B能夠提供更加實時和準確的航空器位置等監(jiān)視信息，建設(shè)投資只有前者的十分之一左右，并且維護費用低，使用壽命長。使用ADS-B可以增加無雷達區(qū)域的空域容量，減少有雷達區(qū)域?qū)走_多重覆蓋的需求，大大降低空中交通管理的費用。ADS-B監(jiān)視技術(shù)可以建立更加便捷、快速、低成本的實時監(jiān)控系統(tǒng)，可以充分的將信息在空一地，地一地、空一空之間進行交流。南中國海在地里位置上有著十分重要的作用，對其進行空間監(jiān)控可以有效的了解南中國海的實況，幫助海域安全的維護。該技術(shù)在監(jiān)控項目中的應(yīng)用前景廣闊，值得深入研究了解。

1 ADS—B監(jiān)視技術(shù)概述

1.1 ADS-B技術(shù)簡述

廣播式自動相關(guān)監(jiān)視（ADS-B）的基本原理是飛機（航空器）通過空地、空空數(shù)據(jù)鏈，采用全向廣播方式，自動發(fā)送機載設(shè)備所生成的監(jiān)視信息，包括航空器的識別號、呼號、位置（經(jīng)緯度、高度）、速度及意向信息等，ADS-B地面站自主接收空中ADS-B信息，進行相應(yīng)信號處理和數(shù)據(jù)處理，提取有效信息，形成目標航跡數(shù)據(jù)，以規(guī)定格式提供給管制系統(tǒng)使用。ADS-B監(jiān)視技術(shù)是近些年發(fā)展較為成熟的監(jiān)視技術(shù)之一，其特點是不需要人工詢問，系統(tǒng)按照一定時限對相關(guān)監(jiān)視信息進行播報。并且，ADS-B采用的是GNSS技術(shù)進行通信，通信速度較一次雷達與二次雷達來說都要高效。

1.2 ADS-B技術(shù)特點討論

ADS-B監(jiān)視的技術(shù)的典型特點體現(xiàn)在一下三個方面，其通信方式采用廣播自動式，可以大幅度的降低信息溝通量，在一定程度上減少了空間通信的擁擠，降低了信息傳輸?shù)腻e誤率，并且能夠提供的信息服務(wù)面更廣。低成本一成本和設(shè)備成本以及后期維護成本都遠遠低于雷達監(jiān)視，尤其是地面基站的建設(shè)和維護成本。這也是ADS-B能夠廣泛應(yīng)用在實際監(jiān)視的原因之一。

2建設(shè)南中國海ADS-B基站的必要性

對于一個國家而言，要保護自己的領(lǐng)土、領(lǐng)空、領(lǐng)海不受侵犯，是維護國家權(quán)益的基礎(chǔ)，是保障國家安全穩(wěn)定的前提。并且，作為我國重要的戰(zhàn)略海域，南中國海在地理位置、資源勘探、治安維護等方面都發(fā)揮著舉足輕重的作用。ADS-B監(jiān)視技術(shù)的特點之一就是適應(yīng)性強，尤其是對于地域偏僻、環(huán)境情況復(fù)雜的空間，通過GNSS的高傳輸率能夠很好的實現(xiàn)監(jiān)視的全覆蓋。海上的氣候環(huán)境對ADS-B監(jiān)視的影響較小，及時在惡劣天氣也不會造成設(shè)備損失，綜上所述，建立南中國海全面監(jiān)視覆蓋是十分必要的，對于國家的發(fā)展有著重要意義，而ADS-B技術(shù)的引進對于這一項目有著事半功倍的效果，能夠最大限度的實現(xiàn)監(jiān)控區(qū)域全覆蓋并且極大的降低成本，實現(xiàn)原有系統(tǒng)的全面升級，建設(shè)更加具有高強度、高效率的監(jiān)視系統(tǒng)。

3 ADS-B基站布設(shè)及信號覆蓋

3.1 ADS-B基站組成

完整的ADS-B監(jiān)視系統(tǒng)主要由ADS-B地面站為主要設(shè)備系統(tǒng)，配合自動化系統(tǒng)的使用，形成全套的監(jiān)視系統(tǒng)，執(zhí)行信息采集、處理、傳輸和接收的工作?；窘ㄔO(shè)的核心是地面站的建設(shè)，包括有室內(nèi)外單元、信標機、信息傳輸處理設(shè)備以及防雷供電等系統(tǒng)。地面站往往需要根據(jù)具體的地理環(huán)境和監(jiān)視需要進行科學合理的設(shè)定，幫助實現(xiàn)全面覆蓋的監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)。儀表系統(tǒng)的主要功能是進行信息接收與處理分析，現(xiàn)有的ADS-B系統(tǒng)基站中，主要采用的有s模式的信號發(fā)生模擬器與便攜式數(shù)據(jù)分析儀，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的及時接收與處理。在基站建設(shè)中，還有很大一部分建設(shè)是在維護設(shè)備上，包括有本地的故障維護設(shè)備與遠程的設(shè)備維護，在實際的應(yīng)用中，這一部分的建造質(zhì)量直接關(guān)系著整個系統(tǒng)的高效運行和無錯誤工作，是基站建設(shè)的重要組成。

3.2 ADS-B監(jiān)視技術(shù)的信號系統(tǒng)

ADS-B信號系統(tǒng)的建設(shè)與傳統(tǒng)的信號系統(tǒng)建設(shè)相似，包括有信號的采集、處理、傳輸、接收與分析。在信號的采集獲取上，需要對GPS系統(tǒng)和北斗授時定位信息進行檢測，對于采集到的信息進行預(yù)處理，包括去除干擾信號、糾正錯誤解碼等。信號系統(tǒng)的核心是信號處理系統(tǒng)，在地面站中有相關(guān)的專業(yè)設(shè)備進行預(yù)先設(shè)定程序的數(shù)據(jù)處理分析，提取并形成有效的可讀信息，一般包括對目標的航向、地速、高度數(shù)據(jù)的采集，實時位置信息獲取等。在信號的輸出過程中，可以根據(jù)實際應(yīng)用需求進行處理，如建立航跡圖等多種方式。

4三亞區(qū)管ADS-B信號接入方案

4.1地面站建設(shè)方案

在三亞南山雷達站和馬嶺雷達站、西沙雷達站建設(shè)海南地區(qū)及南中國海ADS-B地面站。ADS-B地面站主要由天饋單元、信號數(shù)據(jù)處理單元、保障單元、通信單元、監(jiān)控維護單元等組成。經(jīng)無線電委員會檢測以及中國民航校驗中心飛行校驗，各基站周圍電磁環(huán)境較好、接收數(shù)據(jù)與實際情況吻合、覆蓋效果好，工作環(huán)境適應(yīng)性強，場地規(guī)范，地面站布站合理、有效。在地面站的建設(shè)中，需要考慮防雷裝置的建造，保證地面天線必須在直擊雷防護區(qū)，避免雷電造成重大損失。

4.2 ADS-B信號在三亞區(qū)管的接入

由于ADS-B數(shù)據(jù)量較大，如果將三亞南山、馬嶺和西沙1、西沙2四個ADS-B基站直接接入自動化系統(tǒng)，勢必給自動化系統(tǒng)造成很大負擔，同時，基站傳輸?shù)男盘栙|(zhì)量不佳也會直接影響自動化系統(tǒng)的正常工作。對此，我們采用對ADS-B信號進行集中處理的方式來解決以上問題。在三亞建設(shè)ADS-B信息處理中心，對四個站發(fā)出的信號進行集中處理，包括篩選、糾錯、融合等，然后將處理后的信號按需傳輸至三亞區(qū)管中心。

三亞區(qū)管中心通過信號轉(zhuǎn)發(fā)器將ADS-B信息處理中心傳輸來的信號進行分配。由于ADS-B采用廣播的方式接入系統(tǒng)，為了防止網(wǎng)絡(luò)風暴的發(fā)生，在接入系統(tǒng)前，需要將信號接入交換機，交換機在要發(fā)送的端口進行速率限制，這樣就可以有效防止網(wǎng)絡(luò)風暴的發(fā)生。

海南空管分局主用自動化系統(tǒng)為美國Telephonics Aero Trac自動化系統(tǒng)。新版自動化軟件最多可以支持十六路ADS-B信號接入。從ADS-B交換機分配的ADS-B直接接入RDP中，經(jīng)過相關(guān)配置就可以將目標顯示在雷達屏幕上。

4.3維護、保障設(shè)備建設(shè)方案

ADS-B的完整建成并運行需要對維護管理與保障設(shè)備進行建設(shè)，維護裝置主要包括本地終端與遠程終端以及便攜式終端的維護。維護設(shè)備對ADS-B系統(tǒng)的建設(shè)有著重要的保護與自我監(jiān)控作用，在廣泛的應(yīng)用中，需要對設(shè)備的運行情況進行了解，使得設(shè)備在出現(xiàn)異常時得到及時的告警，保障設(shè)備的建設(shè)意義也在于此，能在異常發(fā)生時提供快速有效的備用應(yīng)急系統(tǒng)，防治整個信號系統(tǒng)崩潰。遠程終端設(shè)備維護與便攜式終端設(shè)備維護都以計算機設(shè)備作為硬件支持，在軟件上支持多種軟件與程序，包括有監(jiān)視信息處理、運行狀態(tài)自我監(jiān)視以及對不同級別用戶的管理，使得系統(tǒng)在安全性能與監(jiān)視質(zhì)量上都有所提升，在故障發(fā)生時可以遠程、便攜進行人工干預(yù)操作，幫助ADS-B系統(tǒng)恢復(fù)正常運轉(zhuǎn)。

5總結(jié)與展望

ADS-B技術(shù)用于空中交通管制，可以在無法部署航管雷達的大陸地區(qū)和近海區(qū)域為航空器提供雷達管制服務(wù)；在雷達覆蓋地區(qū)，可以增強雷達系統(tǒng)監(jiān)視能力，提高雷達管制的保障水平；多點ADS-B地面設(shè)備相關(guān)監(jiān)視，可以補充場監(jiān)雷達盲區(qū)，配合場監(jiān)雷達為飛機提供更優(yōu)質(zhì)的管制服務(wù)；利用ADS-B技術(shù)還在較大的區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)飛行動態(tài)監(jiān)視，以改進飛行流量管理；利用ADS-B的上行數(shù)據(jù)廣播，還能為運行中的航空器提供各類情報服務(wù)。ADS-B技術(shù)在空管上的應(yīng)用，預(yù)示著傳統(tǒng)的空中交通監(jiān)視技術(shù)即將發(fā)生重大變革。